【投资日报】73家IPO企业退出背后的真相，马云套现9000万
06-18
0简介 在系统设计中，设计者面临的一个重要挑战是在使用的同时支持高可靠性（HA，High Availability）。
尽可能有效。
PCI Express、基于PCI Express的高级交换架构、基于PCI Express的QOS（服务质量）特性以及PCI-Express非透明桥的出现共同为此类系统设计提供了非常有用的解决方案。
具有发展潜力的解决方案。
1 PCI Express 技术简介 PCI Express 技术是一种相对较新的互连标准。
该技术适用于高性能芯片到芯片、板到板、背板和机箱互连。
它是PCI标准的演进版本，因此在软件结构上仍然保持了与PCI的兼容性。
PCI Express 基于分层、高速串行通信技术。
其协议栈可分为物理层、数据链路层和传输层。
其中，物理层包括低压差分信号的高速串行接口、8B/10B编码、交流耦合差分信号。
一组 LVDS 双绞线通常称为一条通道，而 PCI Express 允许将多个通道组合成更大更宽的端口，例如 x1、x2...直到 x32。
物理层接口可以支持热插拔。
数据链路层可以支持与相邻PCI Express实体交换数据包，同时支持数据完整性（dataintegrity）和序列检查，以及确认数据包和流量控制的能力。
PCI Express技术系统中的传输层可以在主机和终端设备之间传输读/写请求，并且可以选择性地提供传输层的端到端数据包完整性检查（CRC-32）。
PCI Express传输系统中物理层的速度一直在不断提高，但分层结构避免了物理层的变化影响其上层。
例如 PCI Express1。
x标准的时钟频率为1.25GHz，2.0标准为2.5GHz，3.0标准为4GHz。
图l所示为PCI Express协议栈结构。
PCI Express的QOS可以通过定义8个传输类（TC-Traffic Classes）、8个虚拟通道（VC-VirtualChannel）、TC到VC映射和VC仲裁机制来实现。
PCI-SIG 组织定义了从 PCI Express 串行接口到 PCI/PCI-X 的桥接规范。
该规范可以使目前使用PCI/PCI-X的应用系统顺利迁移到PCI Express。
图2显示了一个典型的PCI Express系统，它包括根联合体（root Complex）、PCI Express交换机（switch）、桥接器（bridge、PCI Express to PCI-X、PCI Express to PCI）和端点（end-point）和其他设备。
2 PCI Express 非透明桥 与 PCI/PCI-X 一样，PCI Express 本身也是作为以单主机为中心的系统架构来开发和维护的，但人们一直在使用非透明桥来使用它们多个主机。
环境。
非透明桥的功能与透明桥非常相似。
主要区别在于非透明桥的两侧都有智能设备或处理器，并且它们具有独立的地址空间。
此外，非透明桥一侧的主机无法看到桥另一侧的完整地址或 I/O 空间。
每个处理器将不透明桥的另一侧视为端点，并将其映射到自己的地址空间。
2.1 地址转换 在非透明桥接环境中，PCI Express 系统从一个内存地址空间遍历到另一个内存地址空间时需要进行地址转换。
每个非透明桥（NTB）端口都有两组基地址寄存器（BAR），一组用于主设备，另一组用于从设备。
基地址寄存器可用于定义非透明桥另一端的存储器地址空间的地址转换窗口，并允许将该转换映射到本地存储器或I/O空间。
每个BAR定义一个设置寄存器，可用于定义窗口的大小和类型以及地址转换寄存器。
与根据总线编号转发所有 CSR 的透明桥不同，非透明桥设备仅接受其自身设备的 CSR 事务。
其地址转换技术包括直接地址转换和查表地址转换。
在直接地址转换模式下，地址转换过程基于事务结束时的BAR基地址加上偏移量。
BAR 中的基地址转换寄存器可用于设置此类转换。
图3所示为主设备地址映射到从设备地址的偏移过程。
BAR 使用特殊的查找表对其窗口内的事务执行地址转换。
由于可以对地址中的索引字段进行编程来调整窗口大小，因此这种方法在本地地址到主机地址的映射方面提供了更大的灵活性。
通常索引用于提供新内存地址的高位位（bits）。
2.2 处理器间通信 非透明桥允许桥两侧的主机通过备忘录寄存器、门铃寄存器和心跳消息交换一些状态信息。
非透明桥两端的备忘录寄存器均可读写。
然而，在具体实现中，备忘录寄存器的数量可以不同。
它们可以被桥两边的设备用来传输一些状态信息，也可以作为通用的可读可写寄存器。
门铃寄存器用于将中断从非透明桥的一侧发送到另一侧。
非透明桥的两侧一般都有软件可控的中断请求寄存器和相应的中断屏蔽寄存器。
这些寄存器可在非透明桥的两侧访问。
心跳消息一般由主设备发送到从设备，可用于指示其还活着。
从设备主机可以监视主设备主机的状态，如果检测到错误，可以采取一些必要的措施。
心跳消息可以通过门铃寄存器发送。
当从设备主机没有接收到一定数量的预定心跳消息时，可以认为主设备主机出现错误。
3 基于 PCI Express 非透明桥的多主机系统 3.1 智能卡 在智能卡模式下，智能卡上的 PCI Express 非透明桥可以隔离 IOP 和 Host CPU，但仍然允许两个CPU通过一些特殊的寄存器进行通信。
图4所示为智能卡模式下非透明桥的通信结构。
3.2 双主机模式 非透明桥还可以用于双主机（Dual Host）、主机故障转移（Host Failover）和负载共享（Load-share-ing）应用。
图5所示为由非透明桥隔开的两个Host CPU的结构示意图。
3.3 多主机模式 在多主机系统中，每台主机都可以通过非透明桥连接到系统，并且可以访问所有端点。
在 PCI 枚举期间，每个端点都与特定的 CPU 相关联，但在正常操作期间，它依赖于非透明桥的地址转换功能。
所有 CPU 都可以访问所有端点。
图6显示了主机系统的非透明桥结构。
4结论 非透明桥接技术已经在PCI时代得到应用。
现在，PCI Express 系统中也有类似的实现。
相信在不久的将来，人们将会看到PCIExpress非透明桥的广泛应用，从简单的智能插卡到具有虚拟输入输出技术的复杂多主机系统。
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